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Beschreibung

Kavitierende Prallstrahlen finden vielfach Anwendung in technologischen Prozessen, beispielsweise beim Entgraten von Bohrungen oder bei der Reinigung von Schiffsrümpfen. Gegenstand der hier vorgestellten Untersuchungen sind Prallstrahlen unter Prozessbedingungen, die für die Reinigung kleinerer Flächen offenporiger Betonsteine geeignet sind. Eine wesentliche Randbedingung daraus ist, dass die elektrische Leistung 2,5 kW nicht überschreiten sollte und damit aus einer Steckdose mit 230 V bereitgestellt werden kann.
Der Materialabtrag und damit der Reinigungseffekt ist abhängig von verschiedenen Faktoren, wie dem Düsenvordruck, dem Düsendurchmesser, dem Abstand zur Oberfläche und der Beschaffenheit der Oberfläche. Die Charakterisierung dieser Abhängigkeiten ist Voraussetzung dafür, den Reinigungsvorgang optimieren zu können. Als Düsen wurden Einschraubdüsen mit Durchmessern von 𝑑={0,5;0,6;0,8} mm mit einer zylindrischen Kammer am Düsenaustritt verwendet. Der Düsenvordruck wurde in den Stufen 𝑝={50;60;70} bar variiert, der auf den Düsendurchmesser bezogene Abstand zur Oberfläche in den Stufen 𝑠/𝑑={15; 30; 45; 60; ∞}. Außer Einzelstrahlen wurde auch mehrere linear angeordnete Kavitationsstrahlen betrachtet, wobei zwei Abstände der Strahlen zueinander mit 𝑎={12,5;25} mm untersucht wurden.
Die Untersuchungen erfolgten mittels Schattenverfahren und in Erosionsversuchen. Mittels Schattenverfahren wurden Strahlbilder aufgenommen und die Veränderungen des Blasenfelds in Abhängigkeit der untersuchten Parameter analysiert. Anhand von Erosionsversuchen erfolgte der Vergleich des Materialabtrags und der Größe der Erosionsfläche. Als Probenmaterial kamen Tonscheiben zum Einsatz. Die Behandlungsdauer für jeden Versuchspunkt betrug 𝑡=10 min.
Aus den erzielten Ergebnissen werden für die kavitationsbasierte Reinigung durch Einzel- oder Mehrfachstrahl-Anordnungen unter den vorgegebenen Randbedingungen bevorzugte Parameterbereiche vorgestellt und diskutiert.